啊当然,来参观过的大伙肯定都发现了,FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积制造)打印机是泥社绝对的主线,所以这里也是快速给大家做一个扫盲,简单介绍一下各种FDM 3D打印机运动结构、主要部件以及适合大家上手的项目。
不过在此之前,还是要先简要介绍一下FDM 3D打印的原理。当然啊,FDM打印的原理应该是各种3D打印方式中最简单的了。耗材丝被挤出机构送入热端,然后加热至流动,最后从喷嘴喷出沉积在热床(或上一层模型)上,就完成了一层的打印。因此,基本的FDM打印机只需要想办法让喷嘴在目标平面移动,同时使热床可以远离喷嘴即可(亦有例外,例如一些神秘的五轴打印机,不过那些更多是整活或者验证性质的机型)。
好的,简要了解了我们所需要的结构之后,下面就来看一些成熟的3D打印机运动结构吧。
Prusa i3
如你所见,这就是一个i3结构的3D打印机,也是一个典型的笛卡尔结构。由于该结构设计简单、成本相对低廉,是许多3D打印爱好者的首选机型。以及,这类机型组装好后也有相当大的DIY空间。(由于我也没组装过i3机器因此不做过多介绍XD,想组装这个结构的厚米们可以参考下面这个教程)
CoreXY
我组装的第一台冤种机器Voron0.2就是CoreXY结构…所以可以在这里查看我的组装历程,不同尺寸的CoreXY机型会遇到的各种问题也是大同小异。
相比简单的分别使用每个丝杆电机控制XYZ运动的i3结构,CoreXY结构使用两个电机共同控制X、Y轴的运动并单独控制Z轴的升降。显然,CoreXY的工具头只携带核心部件,不含驱动电机,因此相对于i3结构可以在不大幅度牺牲质量的情况下保证相当可观的打印速度。同时,此结构可以实现相当高的空间利用率,让高质量的精致小型机器成为可能(然而并不会便宜: ( )。
Voron项目官网,大家可以在这里挑选自己心仪的打印机。听我一句劝,不要碰Voron 0,会变得不幸。
Delta(三角洲)结构
最常见的Delta打印机结构就是Kossel/Rostock结构。Delta结构相比较其他结构的机型占地面积可以做到更小,结构也相对简单一些。同时,在模型的尺寸大小上Delta机型可以打印出更高的模型。
并联结构和轻量化运动的优势使Delta拥有了高速打印的能力,也拥有了平滑的曲线运动,因此非常适合需要快速打印的大件。不过其在边缘因为误差增大,精度也会下降,且运动算法较为复杂,需要非线性的运动学变换,也会产生一定的误差,且因此对精度与校准提出了更高的要求。相对笛卡尔式打印机,Delta结构的易用性与精度都要稍差。
下面来简单介绍一下3D打印机的核心机构。
首先是运动学部分,这一部分负责喷头的三维移动。上面所介绍的Delta、CoreXY等结构的最大差异也是运动学部分。
其次是挤出机构,这一部分机构负责将耗材丝送入热端以及熔融耗材丝。根据挤出机位置的不同可以分为近端和远端挤出机。
打印最核心的部件就是热端,这部分包含加热块、喷嘴、散热片、风扇,目的是把丝材加热到熔融温度并挤出,实现沉积打印。
只要确定好以上机构的设计,就可以配合相应的控制系统、供料系统以及框体,组装出你自己的3D打印机了(同理,你也可以自己设计上述结构,实现相应的改装)。
后续应该会有一篇文章教你设计一个工作在神秘坐标系下的打印机,借此来深度讲解一下运动解算相关的知识,所以可以蹲一手(